Tachosignál - převod na obdelník

Zpráva

lup603 · #1 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 14:21

Zdravím vás a prosím vás o jednu radu k mému problému.
Mám v autě tachodynamo, které je zdrojem signálu pro tachometr, samotný tachometr funguje jako voltmetr ( v zapojení je diodový můstek jako usměrňovač a potenciometr jako odporová dělička). Problém je ve chvíli, kdy potřebuji použít tachometr, který potřebuje na vstupu pulzy. Prosím neřešme nyní spornost zásahu do elektroinstalace automobilu, ale pouze takové zapojení, které mi ze sinus signálu vyrobí obdélnikové pulzy.
Tachosignál je v podstatě sinus, kdy se stoupající rychlostí stupá frekvence a zároveň Vpk-pk (lineárně). Například vzhled signálu při rychlosti 40 km/h na obrazku mini040kph.jpg a 100 km/h na obrázku mini100kph.jpg.
Vlastnost tachosignálu je asi takováto (nepřesnost měření dána udržením rychlosti vozidla a správností refernční hodnoty rychlosti - nebylo k dispozici GPS):
5 km/h - 6 Hz - 2,4Vpk-pk
10 km/h - 12 Hz - 4,9Vpk-pk
30 km/h - 38 Hz - 15,8Vpk-pk
40 km/h - 50 Hz - 20,3Vpk-pk
50 km/h - 60 Hz - 24Vpk-pk
60 km/h - 72 Hz - 29Vpk-pk
70 km/h - 84 Hz - 34Vpk-pk
100 km/h - 120 Hz - 48Vpk-pk
...
při 200 km/h by mělo být asi 240Hz a 96Vpk-pk

Byl bych rád, kdybych mohl dostávat věrohodné pulzy již od rychlosti 1km/h (5 km/h je max, co ještě unesu) a počítat by se mělo s tím, že z tachodynama může přijít v extrémních případech (já osobně tak rychle nikdy nepojedu) až 120 Vpk-pk.

Mám postavený palubní počítač, kde to funguje v pořádku s schmittovým klopným obvodem 4093, původně vycházející z konstrukce uveřejněné na hw.cz, ale výrazně upravené, viz. obrázek Palpoc.jpg, kde je tachosignál přiveden na pin 2 konektoru "K-GEMS+TACHO". Zde to funguje a zobrazuje mi reálně rychlosti již od nejnižších. Zde do procesu vstupuje velice pěkně tvarovaný obdelník 0 - 5V s dostatečným pokrytím rychlostí vozidla.

Požadavek na tvarovač signálu do tachometru je ještě takový, abych nemusel použít stabilizátor napětí (jinak udělám stejné zapojení jakov palpoc). Pokoušel jsem se použít stejné zapojení jako v palpoc, ale napájet 4093 napětím palubní sítě, bohužel při Vpk-pk pod cca 20V (sinus od -10V do 10V) je na výstupu 4093 stále logická 1. Vím též proč, protože napětí na vstupu hradla nikdy nedosáhne úrovné log. 1, dáno rozsahem Vil a Vih pro napájení hradla 4093.

Mimo jiné mi též není úplně jasná funkce toho odporového můstku na vstupu hradla, ale asi díky němu i při amplitudě 50V mám na vstupu hradla nějakých 12,7V.

Existuje nějaké zapojení, které bych předřadil před 4093 a to by mi při zachování sinus průběhu signálu v případě vysokého napětí toto napětí ponížilo a v případě nízkého napětí zase zvýšilo? Ideál je na napětí palubní sítě cca 12V. Pozor, ale na to, že i toto je kolísající údaj v rozsahu 10,9 - 14 V a je třeba s tím počítat.

Habesan · #2 Příspěvek od **Habesan** » 22 led 2013, 14:43

Co se chytit průchodů nulou?

A kdyby bylo nejhůř tak si DC/DC konvertorem vyrobit záporný napětí a zesilovat to operákem.

lup603 · #3 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 14:54

Prosím polopatěji, jsem docela začátečník a spíše mým oborem jsou 1 a 0 a nejlépe vyšší programovací jazyky.

Ta myšlenka chytit se průchodů nulou se mi líbí, ale nevím jak se to dělá.

#4 Příspěvek od **mtajovsky** » 22 led 2013, 15:49

Najděte si datasheet od LM311 a v něm zapojení nazvané Zero Crossing Detector. Potřebuje symetrické napájení. LM311 ale stačí k funkci i nesymetrické napájení. Protože vám jde asi jen o frekvenci a nikoliv o šířku nebo fázi impulsů, pp. by stačilo základní zapojení jako komparátoru. Vstupní napětí bych omezil pomocí sériového odporu a antiparalelních diod. Pro větší stabilitu se doporučuje zavést slabou kladnou zpětnou vazbu a tím docílit hystereze. Tak se účinně zabrání samovolnému kmitání.

Habesan · #5 Příspěvek od **Habesan** » 22 led 2013, 16:00

Aha, tak ještě jinak.
Co použít jeden obyčejný křemíkový tranzistor jako předzesilovač?
Jeho prahové napětí je cca 0,7V, takže bys viděl pulzy už při rychlosti cca 1,5km/h, a předřadný odpor bys použil tak velký, aby ani při maximální rychlosti nedošlo k překročení maximálního dovoleného proudu bází.

A předřadný rezistor bych udělal jako kaskádu minimálně dvou, za prvním stupněm by byla zenerka na např 20V a teprve za druhým ten tranzistor.

lup603 · #6 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 16:01

Něco takovéhoto?
Obrázek

Jenda_KL · #7 Příspěvek od **Jenda_KL** » 22 led 2013, 16:12

Co třeba takto
edit pozdě.

ohryzek36 · #8 Příspěvek od **ohryzek36** » 22 led 2013, 16:16

Já jsem něco podobného (jako přípravek na zkoušení otáčkoměrů k elektromotorům) a prakticky stačil LM358 zapojený jako komparátor, napájený nesymetrickými 5V a Vref (myslím "-") připojené na 0V přes 10k odpor + cca 1-5MΩ odpor jako hysterezi.

Já to používám jen jako přípravek k testování (t.j. signál nezpracovává žádný počítač), tak s tím problémy nemám, ale když je motor v klidu, tak to "chytá" síťových 50Hz - na to, že je to jen 10-25cm kablík k předzesilovači, většinou na stole bez křížení s něčím silovým, tak je to docela výrazné. Nejspíš by to chtělo ošetřit ještě přívod z otáčkoměru, například do série ze signálem dát dvě rychlé diody antiparalelně (aby to nepropustilo napětí do 0,6V - tak malé by se tam prakticky nemělo ukázat a bylo by to jen rušení) + 2 zenerky antiseriově (klidně něco od 5V1 do 12V - na omezení vstupního napětí) + před zenerky ještě cca 10k odpor.

lup603 · #9 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 16:24

To Habesan:
Té první části rozumím (lze použít BC547C?). Nevadí že tam jsou špičky až přes 100V?

Tomuhle: "A předřadný rezistor bych udělal jako kaskádu minimálně dvou, za prvním stupněm by byla zenerka na např 20V a teprve za druhým ten tranzistor." už rozumím méně. Úplně si to nedovedu představit a trošku plavu v pojmu zapojení do kaskády. V jakém směru zapojit zenerku?

lup603 · #10 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 16:28

Jenda_KL píše:Co třeba takto
edit pozdě.

Co je IC1?

#11 Příspěvek od **mtajovsky** » 22 led 2013, 16:29

lup603 píše:Něco takovéhoto?

To by šlo, chce to vyzkoušet. K D1 bych dal antiparalelně ještě jednu. A taky nějak omezit napětí na výstupu, pokud to půjde do mikrokontroléru na 5V.

Habesan · #12 Příspěvek od **Habesan** » 22 led 2013, 16:43

Kaskáda... Ve tvém schémátku tvoří kaskádu R1 a R4, místo D1 bych dal tu zenerku. Ta zenerka má právě omezovat ty špičky.

Ten IC1 = OZ od Jenda_KL je "libovolný operační zesilovač".

lup603 · #13 Příspěvek od **lup603** » 22 led 2013, 16:43

Napětí na výstupu moc omezovat nemusím, jelikož ten tachometr má ve specifikaci toto:
Works with all speedometer sensors .5 - 200 volt signals.
Programmable from 500 - 400K pulses per kilometer.

procesor · #14 Příspěvek od **procesor** » 22 led 2013, 17:44

Takýto sa mi osvedčil. Ide od 1,5....2Vp-p a vysoko podľa kondenzátora.
Obdobne je aj pre zápornú deriváciu s NPN tranzistorom s uzemnenou bázou.

lup603 · #15 Příspěvek od **lup603** » 28 led 2013, 13:48

Všem vám moc děkuji za nápady!!! Bohužel jsem se zatím nedostal k testování.